2019-2020年高一物理 65宇宙航行學(xué)案.doc
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2019-2020年高一物理 65宇宙航行學(xué)案 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識。知道三個宇宙速度的含義,會推導(dǎo)第一宇宙速度。 2.通過實例,了解人類對太空的探索過程。 【學(xué)習(xí)重點】第一宇宙速度的推導(dǎo),了解第二、第三宇宙速度。 【學(xué)習(xí)難點】運行速率與軌道半徑之間的關(guān)系。 學(xué)情調(diào)查、情境導(dǎo)入 復(fù)習(xí)萬有引力定律的表達(dá)式: 2、復(fù)習(xí)向心力的表達(dá)式: 問題展示、合作探究 一、牛頓的設(shè)想 引導(dǎo)1:牛頓對人造衛(wèi)星原理是怎樣描繪的? 引導(dǎo)2:人造衛(wèi)星繞地球運行的動力學(xué)原因。 人造衛(wèi)星在繞地球運行時,只受到地球?qū)λ娜f有引力作用,人造衛(wèi)星作圓周運動的向心力由 __ 提供。 引導(dǎo)3:人造衛(wèi)星的運行速度。 設(shè)地球質(zhì)量為M,衛(wèi)星質(zhì)量為m,軌道半徑為r,由于萬有引力提供向心力,則人造衛(wèi)星的運行速度表達(dá)式: 引導(dǎo)4:角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系呢? 二、宇宙速度 (1)第一宇宙速度 問題:牛頓實驗中,炮彈至少要以多大的速度發(fā)射,才能在地面附近繞地球做勻速圓周運動? (地球半徑為6400km,地球質(zhì)量為5.981024kg) 結(jié)論:如果發(fā)射速度小于 ,炮彈將落到地面,而不能成為一顆衛(wèi)星;發(fā)射速度等于 ,它將在地面附近作勻速圓周運動;要發(fā)射一顆半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星,發(fā)射速度必須大于 。可見,向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難。 意義:第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運動所必須具有的速度,所以也稱為 速度。 (2)第二宇宙速度 大小 。意義:使衛(wèi)星掙脫地球的束縛,成為繞太陽運行的人造行星的最小發(fā)射速度,也稱為 速度。注意:發(fā)射速度大于 ,而小于 ,衛(wèi)星繞地球運動的軌跡為橢圓;等于或大于 時,衛(wèi)星就會脫離地球的引力,不再繞地球運行。 (3)第三宇宙速度 大小 意義:使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度。注意:發(fā)射速度大于 ,而小于 ,衛(wèi)星繞太陽作橢圓運動,成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于 ,衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛,飛到太陽系以外的空間。 三、同步衛(wèi)星 同步衛(wèi)星具有幾個特點?_______________________________________________________________________ 【例題1】有兩顆人造衛(wèi)星,都繞地球做勻速圓周運行,已知它們的軌道半徑之比r1:r2=4:1,求這顆衛(wèi)星的:⑴線速度之比;⑵角速度之比;⑶周期之比;⑷向心加速度之比。 【例題2】能否發(fā)射一顆周期為80min的人造地球衛(wèi)星并說明原因? 達(dá)標(biāo)訓(xùn)練、鞏固提升 A1、人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大,則( ) A.速度越小,周期越小 B.速度越小,周期越大 C.速度越大,周期越小 D.速度越大,周期越大 A2.關(guān)于人造衛(wèi)星,下列說法中不可能的是 ( ) A.人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的速率是7.9km/s B.人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的速率是5.0km/s C.人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的周期是80min D.人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的周期是200min A3.人造地球衛(wèi)星圍繞地球作勻速圓周運動,其速率( ) A.一定等于7.9 B.一定大于7.9 C.等于或小于7.9 D.介于7.9~11.2之間 B4.兩個質(zhì)量相等的人造地球衛(wèi)星a、b繞地球運行的軌道半徑ra=2rb,下列說法中正確的是:( ) A、由公式F=可知,衛(wèi)星a的向心力是b的1/2, B、由公式F=G可知,衛(wèi)星a的向心力是b的1/4, C、由公式F=m可知,衛(wèi)星a的向心力是b的2倍, D、以上說法都不對。 B5.有兩顆質(zhì)量相同的人造衛(wèi)星A、B,其軌道半徑分別為RA、RB,RA∶RB=1∶4,那么下列判斷中正確的有 ( ) A.它們的運行周期之比TA∶TB=1∶4 B.它們的運行線速度之比vA∶vB=4∶1 C.它們所受的向心力之比FA∶FB =4∶1 D.它們的運行角速度之比ωA∶ωB=8∶1 知識梳理 歸納總結(jié) 預(yù)習(xí)指導(dǎo)、新課鏈接 復(fù)習(xí)本章內(nèi)容- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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